CC BY
117
УДК 631.22.018-52
РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НАВОЗА ИЗ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ
Н.П. Мишуров
Приведены роботизированные системы для удаления навоза с щелевых и сплошных полов животноводческих помещений.
Ключевые слова: робот, навоз, уборка, щелевые полы, сплошные полы, скрепер.
Для снижения затрат труда и обеспечения качественной и своевременной уборки навоза их животноводческих помещений за рубежом были разработаны роботизированные системы навозоудаления, которые выполнены в виде механических технических средств. Конструктивное исполнение навозоуборочных роботов главным образом зависит от их целевого назначения. Так, для очистки навозных проходов со сплошными полами используются скреперные роботизированные установки, которые обеспечивают сбор навоза с их поверхности и транспортировку всей этой массы к поперечному сборному навозному каналу.
Автоматизированные навозоуборочные системы такой конструкции выпускают в настоящее время целый ряд ведущих производителей этого вида оборудования. Так, роботизированную скреперную установку разработала фирма «Peter Prinzing GmbH» (Германия) [1]. В качестве направляющей служит размещенная в канавке по центру навозного прохода цепь, за счет взаимодействия с которой механизма привода и осуществляется перемещение робота. Энергоснабжение привода (двигателя постоянного тока) осуществляется от мощной аккумуляторной батареи, подзарядка которой выполняется с помощью входящей в комплект стандартного оборудования автоматической зарядной станции.
Скреперную установку с гидравлическим или тросовым приводом, работающую полностью в автоматическом режиме предлагает потребителям фирма «Farmtec» (Чехия) [2]. Программное обеспечение системы управления установки позволяет настроить частоту проходов скрепера за 1 рабочий цикл, временные интервалы между циклами и другие параметры. Безопасная эксплуатация скрепера обеспечивается за счет наличия функции его остановки при столкновении с препятствием. При этом запрограммированы следующие этапы поведения робота в этой ситуации: приостановка работы; повторение попытки возобновления работы и в случае невозможности дальнейшего продвижения подача сигнала об аварийной ситуации (световой, звуковой и по мобильной связи).
Фирма «SERMAP SAS» (торговая марка - MIRO) (Франция) для уборки подстилочного и бесподстилочного навоза из навозных проходов со сплошными полами разработала автономную скреперную установку SCARABEO, основ-
ными частями которой являются скрепер с регулируемыми боковыми лопастями, блок управления, зарядное устройство и направляющий профиль [3].
Корпус скрепера установлен на колесах, приводимых в движения от мо-торредуктора с двумя аккумуляторными батареями. При возврате в исходное положение скребки на корпусе скрепера и боковых лопастях автоматически приподнимаются. На конечной станции осуществляется зарядка аккумуляторов от зарядного устройства. Задание направления перемещения установки осуществляется за счет взаимодействия направляющего профиля скрепера с желобом, выполненным в навозном проходе помещения. Это позволяет осуществлять перемещение установки по кривой радиусом до 4 м. Кроме того, при разветвлении навозных проходов предусмотрена возможность использования системы стрелок (по аналогии с железнодорожными путями) и уборки навоза поочередно из каждого из них.
Блок управления обеспечивает работу установки в полностью автоматическом режиме по установленной программе с возможностью дистанционного управления рабочим процессом. Безопасная эксплуатация робота обеспечивается за счет наличия функции остановки робота при столкновении его с препятствием. Одна установка может выполнять уборку навоза из нескольких навозных проходов длиной до 100 м.
При уборке навоза с поверхности навозных проходов, оборудованных щелевыми полами, основной задачей используемых технических средств является сбор и проталкивание навозной массы через щели в подпольное пространство, где она накапливается или удаляется с помощью механических или гидравлических систем. Это обстоятельство и обусловило разработку для очистки щелевых полов мобильных роботов, работающих в автономном режиме. Эти машины имеют компактную конструкцию и оснащены электроприводом с энергоснабжением от аккумуляторных батарей, программируемой системой управления и рабочим органом, в качестве которого чаще всего используется фронтальный поперечный скрепер. Навозоуборочный робот Я84208 такой конструкции разработала фирма «ОеЬауа!» (рис.1).
На его шасси размещены электропривод с энергоснабжением от аккумуляторных батарей, фронтальный скрепер и автоматическая система управления с интегрированной функцией безопасной эксплуатации робота. Программирование маршрута передвижения Я84208 с использованием портативного контроллера.
Рис. 1. Навозоуборочный робот Я£4208 фирмы «БеЬауа!»
Емкость батарей аккумуляторов робота RS420S позволяет производить очистку щелевых полов от навоза 5 раз в сутки без подзарядки в помещении с содержанием до 250 коров.
Фирма «JOZ» (Нидерланды) разработала робот для удаления навоза с щелевых полов JOZ-Tеch [4]. Он, как и его аналоги, состоит из шасси, электропривода, аккумуляторных батарей, автоматической системы управления и скрепера. Долговечность работы машины обеспечивается за счет использования для изготовления основных узлов и деталей машины высококачественных износостойких материалов. Аккумуляторы большой емкости заряжаются автоматически специальным зарядным устройством, размещаемым в любом месте помещения. Программное обеспечение системы управления робота позволяет выполнять в автоматическом режиме: перемещения по установленному маршруту (за счет установленных в полу проходов датчиков), установленную периодичность уборки (в т. ч. и запрограммированные специальные уборки), аварийный останов и др. Система безопасной эксплуатации позволяет при необходимости самостоятельно находить альтернативные пути движения робота, если какие либо препятствия делают невозможным его следование по запрограммированному маршруту. Для перемещений робота по маршруту, на пути следования по которому не установлены датчики направления движения, можно воспользоваться портативным электронным прибором для дистанционного управления работой JOZ-Tеch. Система управления также оснащена модемом для беспроводной связи через Internet с центральным пультом управления фермы, благодаря чему информация обо всех сбоях и аварийных ситуациях сразу поступает в диспетчерскую. При перемещении со скоростью 4 м/мин, длительности работы в течение 18 ч и максимальной ширине захвата скрепера (изменяется в пределах 130-190 см) робот способен за сутки очистить 8000 м поверхности решетчатых полов в проходах животноводческого помещения.
Навозоуборочный робот Srone аналогичной конструкции разработан канадским подразделением «Houle» компании «GEA Farm Technologies» (рис. 2).
Рис. 2. Навозоуборочный робот Srone
Все основные элементы конструкции робота размещены на шасси с двумя большими приводными колесами и одним маленьким направляющим колесом. Энергоснабжение электропривода Srone осуществляется от аккумуляторных батарей, емкость которых обеспечивает работу робота в течение 19,5 ч/сут.
При такой продолжительности работы и рабочей скорости передвижения 4 м/мин, Srone способен очищать от навоза поверхность решетчатых полов в животноводческих помещениях до 8 раз в сутки на площади от 6000 до 8600 м . Зарядная станция, входящая в комплект оборудования, за счет наличия функции быстрой зарядки позволяет всего за 4,5 ч (в основном в ночное время) производить полную зарядку аккумуляторных батарей. Высокое качество очистки даже угловых зон проходов достигается за счет оснащения скрепера боковыми створками с роликами и сменных резиновых скребков скрепера, а также очень высокой маневренностью робота (для полного разворота робота требуется расстояние всего в 2 м). Надежное перемещение по поверхности решетчатых полов и создание необходимого усилия для сдвигания навозной массы скрепером (до 100 кг) обеспечивается путем увеличения массы робота до 400 кг и оснащения приводных колес шинами с глубоким протектором.
Взаимодействие боковых створок скрепера с кромкой навозного канала (комплект кромок на все помещение входит в стандартную поставку) в сочетании с сенсорами обеспечивают следование робота по заданному маршруту. Поэтому первым мероприятием, которое необходимо выполнить при переходе на автоматическую уборку навоза, является оснащение всех навозных проходов специальными кромками и установка зарядной станции, которая является отправной точкой для следования по всем запрограммированным маршрутам.
Программное обеспечение системы управления робота позволяет осуществлять все его перемещения по заданному маршруту полностью в автоматическом режиме. При потере контакта боковых створок скрепера с кромкой навозного канала (например, при движении по криволинейной траектории, отклонении от маршрута, начала работы и т. д.) система управления робота выдает сигнал на направляющее колесо для обеспечения движения робота в сторону кромки канала вплоть до соприкосновения с ней. Имеется возможность запрограммировать два режима зарядки аккумуляторов робота: 1 раз в сутки на 6 ч или 2 раза в сутки по 4 ч. Через каждые 28 дней робот становится на зарядку аккумуляторов в непрерывном режиме в течение 10 ч (в системе управления эта функция запрограммирована и выполняется автоматически). Безопасная эксплуатация Srone обеспечивается за счет наличия функции остановки робота при превышении усилия сталкивания (на скрепере) выше допустимого значения с последующим возобновлением движения по обходному маршруту (при необходимости).
Используя свои многочисленные наработки в области создания роботизированных систем для животноводства фирма «Lely» для уборки навоза с щелевых (возможно и со сплошных - длиной до 5 м) полов коровников разработала мобильный робот Discovery. Как и все предыдущие аналоги Discovery работает от аккумуляторной батареи, а в качестве рабочего органа также используется скрепер. Маршрут движения робота программируется с помощью дистанционного пульта управления по электронным каналам связи E-link.
С целью более интенсивной очистки наиболее загрязненных участков оператор имеет возможность внести соответствующие изменения в уже введенное задание. Заранее программируется и расстояние робота от внешних конструктивных ограждений коровника, которое поддерживается при всех его перемещениях с помощью ультразвукового датчика. Отправным пунктом для выполнения каждого запрограммированного маршрута уборки является зарядная станция. Оригинальным элементом конструкции является размещенная во фронтальной части корпуса Discovery дуга безопасности, которая служит для предотвращения блокирования движения робота при его столкновении с препятствиями.
В настоящее время фирма выпускает новую модель робота Lely Discovery 90SW (рис. 3), который может использоваться для уборки навоза с низкой влажностью. Для этого машина дополнительно оснащена баком для воды, водопроводной арматурой и распылителями. При перемещении робота по навозным проходам перед скребком при помощи распылителей разбрызгивается вода (расход воды одним распылителем - 0,5 л/мин.) и далее разжиженный навоз скребком счищается с поверхности пола животноводческого помещения. Для
заполнения бака (вместимостью 30 л) робота Lely Discovery 90SW в помещении устанавливается специальная станция, работающая в автоматическом режиме.
Рис. 3. Навозоуборочный робот Lely Discovery 90SW
Литература:
1. Техника для удаления навоза ... для Вашего стойла: проспект «Peter Prinzing GmbH».
2. Технологическое оборудование для КРС: проспект фирмы «Farmtec». 8с.
3. Miro - специалист по разработке и производству навозоуборочного оборудования: проспект фирмы «Sermar SAS».
4. Системы навозоудаления JOZ: проспект фирмы «JOZ Slurry Handling Systems». 12с.
Мишуров Николай Петрович, кандидат технических наук, заведующий отделом
ФГБНУ «Росинформагротех»
Тел.(495)993-44-04
E-mail: mishurov@rosinformagrotech.ru
Are robotic systems for removal of manure from wear and solid floors in cattlebree-ding facilities.
Keywords: robot, manure, cleaning, wear floors, solid floors, scraper.
